L`impatto dell`evento combinato Ignimbrite Campana

L’impatto dell’evento combinato
Ignimbrite Campana-Heinrich Event 4
sugli ecosistemi umani europei di 40 ka BP
1
2
3
B. Giaccio , F.G. Fedele , R. Isaia
1Istituto
di Geologia Ambientale e Geoingegneria, CNR, Roma, Italia
2Cattedra e Laboratorio di Antropologia, Università di Napoli ‘Federico II’, Napoli, Italia
3Osservatorio
Vesuviano, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Napoli, Italia
[email protected]
SOMMARIO: Vengono presentati i risultati di uno studio interdisciplinare sull’impatto dell’evento combinato vulcanico-climatico della “super-eruzione” dell’Ignimbrite Campana (IC) avvenuta ai Campi Flegrei e
dell’episodio di acuto raffreddamento dell’Heinrich Event 4 (HE4), entrambi di c. 40.000 anni BP, sugli
ecosistemi umani europei al passaggio Paleolitico medio/Paleolitico superiore. Questi risultati indicano
che il raffreddamento globale indotto dall’evento eruttivo dell’IC, stimato intorno ai 3-4 °C, si determinò
esattamente all’inizio dell’HE4, con probabile prolungamento ed amplificazione degli effetti climaticoambientali e conseguente notevole impatto sui gruppi paleolitici. Questa ipotesi è argomentata sulla base
delle tendenze e dei processi climatici in prossimità dell’evento dell’IC, sui parametri fisici e chimici dell’eruzione nonché sulle evidenze archeologiche derivanti dall’analisi sia del contesto generale europeo che
di alcune importanti sequenze stratigrafico-culturali contenenti il tefra dell’IC distribuite in un’ampia area
tra l’Italia meridionale e la Russia.
1 IL PROBLEMA SCIENTIFICO
Un recente rapporto di un gruppo di lavoro
della Geological Society of London (Sparks
et al., 2005) ha posto all’attenzione della
comunità scientifica e politica internazionale
le così dette “super-eruzioni” vulcaniche
come potenziale minaccia per la popolazione
umana e per gli ecosistemi su scala planetaria.
Questi eventi catastrofici estremi, capaci di
emettere centinaia di chilometri cubi di
magma, sebbene non attesi nell’immediato
futuro, hanno sicuramente una frequenza e
una probabilità di verificarsi molto più elevata dell’impatto di asteroidi, con equivalente
potere distruttivo, che recentemente hanno
ricevuto la giusta attenzione da parte di numerosi organi governativi.
A parte la devastazione locale, connessa alla
spessa copertura di depositi piroclastici che
arresta completamente il ciclo vitale nel raggio di oltre 100 km dal punto di emissione, la
più significativa minaccia globale delle supereruzioni è senz’altro rappresentata dalle perturbazioni climatiche. Gli areosol prodotti
dall’ossidazione di composti di zolfo iniettati
nell’atmosfera dalle eruzioni vulcaniche agiscono infatti come schermi riflettenti della
radiazione solare, determinando un generale
raffreddamento della superficie terrestre la cui
entità è funzione della massa di zolfo emessa
(es. Robock, 2000).
L’eruzione dell’Ignimbrite Campana (IC,
Campi Flegrei, Italia meridionale) di c. 40 ka
BP è da tempo riconosciuta come uno dei maggiori eventi esplosivi della storia vulcanica
mediterranea degli ultimi 200 ka e considerata
come un esempio di super-eruzione (Sparks et
al., 2005; Marianelli et al., 2006) (si veda Tab. 1
per una sintesi dei parametri eruttivi). Il presente articolo riassume alcuni anni di ricerche interdisciplinari sui potenziali effetti climaticoambientali di questa catastrofica eruzione (es.
Fedele et al., 2003; Giaccio, 2005; Fedele et al.,
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Clima e cambiamenti climatici: le attività di ricerca del CNR
siderazione dei ritmi e dei processi coinvolti
nella cosiddetta “transizione Paleolitico
medio/Paleolitico superiore” (Pm/Ps), spesso
intesa come una delle più marcate modificazioni bio-culturali della preistoria del Vecchio
Mondo.
2 ATTIVITÀ DI RICERCA E RISULTATI
Figura 1: Area minima di distribuzione delle ceneri
dell’Ignimbrite Campana (IC) con ubicazione dei siti
paleolitici nei quali sono state rinvenute.
2006; Giaccio et al., 2006). I risultati mostrano,
non solo che l’eruzione dell’IC ebbe un notevole impatto climatico, ma anche come questo
evento, insieme con altri fattori paleoclimaticoambientali, ponga le basi per una radicale ricon-
Nell’ambito del prolungato e intenso dibattito
intorno alla cosiddetta transizione Pm/Ps,
databile a c. 45-35 ka BP, e alla ipotetica,
coeva sostituzione del tipo fisico di
Neandertal da parte di popolazioni di Homo
sapiens di "anatomia moderna", il contributo
del progetto di ricerca sull’IC è duplice: cronologico ed ecologico.
Sul piano della dimensione temporale, lo studio ha evidenziato una valenza formidabile
dell’IC come marker per la determinazione
dell’età, ritmi e contesto paleoclimatico del
passaggio Pm/Ps. Il tefra dell’IC è stato infat-
Tabella 1: sintesi dei parametri vulcanologici e dei dati relativi all’impatto dell’Ignimbrite Campana (da
Fedele et al., 2006; submitted, con riferimenti).
Area di emissione
Stile eruttivo
Campi Flegrei /Campanian Volcanic Zone
Pliniana seguita da collasso calderico e generazione
flussi piroclastici
Massima altezza della colonna pliniana
c. 44 km
Minima altezza della nube co-ignimbritica
c. 30-35 km
Volume di depositi piroclastici eruttati
c. 500-600 km3
Volume equivalente di magma denso eruttato
c. 200-300 km3
Distanza minima raggiunta dai flussi piroclastici 100 km
Area minima investita dai flussi piroclasiti
30.000 km2
Area minima investita dall'ash fallout
5.000.000 km2
Tasso di emissione stimato
c. 1010-1011 kg s-1
Temperatura eruttiva
c. 1000 °C
Stima dello zolfo iniettato nell'atmosfera
2.1 ± 0,8 1015
Segnale vulcanogenico nella carota GISP2
375 ppb SO42- (secondo più ampio dell'itero record)
Migliori stime di età
40,012 ka BPGISP2; 39.395 ± 0,051 ka BPAr/Ar
Eventi geofisici, climatici e cosmogenici correlati Inizio dell'Heinrich Event 4, Laschamp Event e picco
di 10Be e 14C
Direzione del vento ed area impattata
E, NE
Raffreddamento indotto
3-4°C
Fattore di raffreddamento alle alte latitudini (>60° N) 4-7 (c. 12-20 °C)
Possibile amplificazione/prolungamento degli
Si, anomalia dell'Heinrich Event 4
effetti
Evidenze di impatto sulle popolazioni umane
Si, discontinuità archeologiche in siti del sud Italia ed
est Europa
182
Ricostruzione dei climi del passato
ti identificato in alcuni importati siti, o gruppi
di siti europei (Fig. 1) in stretta relazione con
livelli archeologici attribuiti alle fasi più antiche del Paleolitico superiore tradizionalmente
inteso (es. Giaccio et al., in press).
In queste sequenze l’IC marca inoltre l’abbandono dei siti o una prolungata interruzione
della frequentazione umana. L’esame di
numerose sequenze stratigrafiche del mediterraneo contenenti il tefra dell’IC ha inoltre evidenziato che l’eruzione si verificò in stretta
coincidenza temporale con alcuni importanti
eventi o marker stratigrafico-temporali globali
dello stadio isotopico marino 3 (MIS 3), grazie
ai quali è stato possibile identificare il segnale
dell’IC anche nel record paleoclimatico ad alta
risoluzione groenlandese GISP2 (Tab. 1) (es.
Fedele et al., 2003; Giaccio, 2005).
La precisa definizione della posizione etnostratigrafica dell’IC, da un lato, e l’individuazione del suo segnale nella carota GISP2, dall’altro, ha quindi permesso di correlare, con
elevato dettaglio stratigrafico, queste importanti serie archeologiche europee direttamente alla stratigrafia isotopica groenlandese
(Giaccio et al., 2006; Anikovich et al., 2007).
Questa correlazione mostra un suggestivo
parallelismo tra cambiamenti culturali e processi climatici in atto, caratterizzati da una
marcata instabilità e da una progressiva tendenza al raffreddamento ed inaridimento, suggerendo un possibile legame tra i due fenomeni
(Fedele et al., 2006; Fedele et al., submitted).
Sul piano dell’impatto climatico-ambientale,
in base alla stima di zolfo emesso nel corso
dell’eruzione dell’IC (c. 2 × 1015 g) (Giaccio,
2005; Fedele et al., 2006), comparabile a quella delle più grandi eruzioni dell’intero record
vulcanico globale (es. Toba e Bishop Tuff), è
stato possibile valutare in circa 3-4 °C l’abbassamento della temperatura globale o semiglobale indotto dall’evento vulcanico. Sebbene
un simile “inverno vulcanico” sarebbe di per
sé sufficiente ad indurre drastiche alterazioni
degli ecosistemi persino in una fase interglaciale, i peculiari processi climatici in atto al
tempo dell’eruzione probabilmente ne amplificarono e prolungarono l’impatto.
Alcune sequenze del Mediterraneo mostrano
infatti una stretta coincidenza stratigraficotemporale tra tefra dell’IC e l’inizio di una
marcata fase di raffreddamento e inaridimento
del clima corrispondente all’Heinrich Event 4
(HE4) (Tab. 1). Queste stesse sequenze, ed
altre distribuite tra il Mediterraneo occidentale
e l’area nord atlantica, indicano inoltre che le
condizioni climatiche dell’HE4 furono particolarmente più fredde e aride di quelle associate agli altri Heinrich Events. Considerando
quindi la coincidenza dell’eruzione dell’IC
con l’inizio dell’HE4, le anomale condizioni
climatiche associate a questo evento possono
essere interpretate in termini di meccanismi di
feedback positivi innescati dall’interazione tra
il raffreddamento indotto dall’IC e gli altri
processi di riorganizzazione del sistema climatico connessi all’HE4. L’evento dell’IC avrebbe quindi contribuito come ulteriore fattore di
raffreddamento, di almeno 3 °C, esattamente
pochi decenni dopo il brusco inizio di uno
degli Heinrich Events, gli episodi climatici
freddi connessi ai più drastici processi di riorganizzazione climatica dell’Ultimo Glaciale.
3 CONCLUSIONI E PROSPETTIVE FUTURE
Il quadro vulcanologico, paleoclimaticoambientale e archeologico che emerge (dinamica dell’eruzione, enorme massa di zolfo,
tendenze climatiche e culturali in atto, anomalia dell’HE4, abbandono dei siti paleolitici)
suggerirebbe che l’evento combinato IC-HE4
– qui inteso come sistema complesso sostenuto da feedbacks – si inserì nelle dinamiche
interattive uomo-ambiente come potenziale
agente in grado di accelerare e/o catalizzare i
processi di adattamento umano già innescati
nei millenni precedenti in risposta all’eccezionale instabilità ed imprevedibilità ambientale della seconda metà del MIS 3. L’IC-HE4
agì probabilmente su questi processi con differenti modalità in relazione alle locali capacità ed opportunità di adattamento; un agente
catalitico e selettivo – non necessariamente
negativo – probabilmente molto più efficace
degli ordinari fattori ambientali.
183
Clima e cambiamenti climatici: le attività di ricerca del CNR
Questo modello di impatto dell’IC-HE4 si
riferisce ovviamente ad una umanità estinta,
una società di cacciatori raccoglitori tecnologicamente “semplice”, ma per molti versi
meno vulnerabile di quella odierna.
Questi risultati sottolineano quindi l’importanza di un ulteriore sviluppo delle ricerche
sui meccanismi che governano il sistema
interattivo vulcanismo-clima, in relazione
soprattutto alle super-eruzioni, e al loro
impatto sul popolamento antico, non solo
come elemento conoscitivo in sé, ma anche
come strumento di mitigazione dei rischi connessi ad eventi eruttivi estremi che inevitabilmente l’umanità dovrà in futuro nuovamente
fronteggiare. Infatti, parafrasando un’espressione contenuta nel rapporto della Geological
Society of London (Sparks et al., 2005), ‘it is
not a question of “if” – it is a question of
“when” …’.
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